RU2290635C1 - Method for production of checking gas mixtures for calibrating and checking gas analyzers and device for its realization - Google Patents

Abstract

FIELD: method for producing gas mixtures for testing gas analyzers.

SUBSTANCE: method for producing checking gas mixtures includes desorption of dosed component from adsorbent into carrier gas flow, let at excessive pressure through a vessel filled with adsorbent, wherein preliminarily adsorbed under excessive pressure is a given amount of dosed component. Further, carrier gas flow is let through turbulent throttle mounted serially with vessel, forming at outlet of device the starting flow of checking gas mixture with maximal concentration of component for current filling of adsorbent and gas-carrier pressure set in the vessel. Concentration of component in the flow of checking gas mixture at device outlet is controlled by changing pressure of carrier gas in the vessel and diluting starting flow of checking gas mixture by flow of carrier gas from the source of compressed gas, let through alternating turbulent throttle connected in parallel to vessel and first throttle. Both throttles operate in above-critical mode of gas stream ejection.

EFFECT: possible production of checking gas mixtures with continuous row of values of concentration of dosed component in broad range.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к газоаналитическим измерениям, и может быть использовано во всех отраслях промышленности для градуировки и поверки газоанализаторов.The invention relates to measuring equipment, in particular to gas analytical measurements, and can be used in all industries for calibration and calibration of gas analyzers.

Известен способ получения поверочных газовых смесей (ПГС) хлора, заключающийся в электролитическом выделении хлора в поток газа носителя из увлажненной хлористой соли. Концентрацию хлора в ПГС регулируют путем изменения тока электролиза хлористой соли и расхода газа носителя через электролизер.A known method of producing calibration gas mixtures (ASG) of chlorine, which consists in the electrolytic release of chlorine into the carrier gas stream from a moistened chloride salt. The concentration of chlorine in the ASG is regulated by changing the electrolysis current of the chloride salt and the flow rate of the carrier gas through the electrolyzer.

Этот способ реализован в устройствах для градуировки и поверки газоанализаторов, представляющих собой электролитические генераторы ПГС хлора. Устройство содержит систему электрического питания электролизера, стабилизатор тока электролиза, систему стабилизации расхода воздуха и электролизер (электролитическую ячейку), заполненный увлажненной хлористой солью [Генератор хлора "ГХ-120". Технические условия. ЛШЮГ. 413411.008 ТУ. 1997 г. Установка УПГС-5. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 5И2.950.011 ТО. 1974 г.].This method is implemented in devices for calibration and calibration of gas analyzers, which are electrolytic generators ASG chlorine. The device comprises an electric power supply system of the electrolyzer, an electrolysis current stabilizer, an air flow stabilization system, and an electrolyzer (electrolytic cell) filled with moistened chloride salt [Chlorine Generator "GC-120". Technical conditions BEST. 413411.008 TU. 1997 Installation of UPGS-5. Technical description and instruction manual. 5I2.950.011 TO. 1974].

Недостатком указанного способа и используемого для его реализации устройства является нестабильность состава ПГС на выходе, обусловленная тем, что потенциалы электролиза хлористой соли и воды близки. Параллельно с электролизом хлористой соли происходит электролиз воды. Технически невозможно измерить отдельно ток электролиза соли. Тем более, что доли тока электролиза соли и воды в суммарном токе во время работы генератора постоянно изменяются в зависимости от степени увлажнения соли при загрузке электролизера, равномерности распределения влаги по толще электролизной массы в электролизере и равномерности ее насыпной плотности, а также влажности газа-носителя и др. Поэтому каждый раз при включении и периодически во время работы генератора ПГС на выходе из него аттестуется по аналитической методике, изложенной в: Е.Н.Перегуд и Е.В.Гернат. Химический анализ воздуха промышленных предприятий. Л.: Химия, 1970 г., стр.276. Погрешность получения ПГС обусловлена погрешностью применяемой аналитической методики (5-6%) и нестабильностью генерируемой смеси.The disadvantage of this method and the device used for its implementation is the instability of the composition of the ASG at the outlet, due to the fact that the electrolysis potentials of chloride salt and water are close. In parallel with the electrolysis of chloride salt, electrolysis of water occurs. It is technically impossible to separately measure the salt electrolysis current. Moreover, the fractions of the current of electrolysis of salt and water in the total current during generator operation are constantly changing depending on the degree of salt moisture when loading the electrolyzer, the uniform distribution of moisture over the thickness of the electrolysis mass in the electrolyzer, and the uniformity of its bulk density, as well as the humidity of the carrier gas and others. Therefore, each time you turn on and periodically during operation of the ASG generator at the exit from it, it is certified according to the analytical method described in: E.N. Peregud and E.V. Gernat. Chemical analysis of air in industrial enterprises. L .: Chemistry, 1970, p. 276. The error in the preparation of ASG is due to the error in the applied analytical technique (5-6%) and the instability of the generated mixture.

Известен способ получения ПГС с помощью так называемых источников микропотока (ИМ) - ампул с требуемым дозируемым веществом (хлор, аммиак, сероводород, диоксид серы и др.). Способ заключается в диффузии молекул дозируемого вещества в поток газа носителя через стенку ампулы, помещенную в рабочую камеру термостата с постоянной температурой и стабилизированным потоком газа-носителя. Концентрация хлора в ПГС регулируется путем изменения расхода газа-носителя через рабочую камеру при постоянной температуре и, следовательно, постоянной производительности ИМ.A known method of producing ASG using so-called sources of microflow (MI) - ampoules with the desired dosage substance (chlorine, ammonia, hydrogen sulfide, sulfur dioxide, etc.). The method consists in the diffusion of the molecules of the dosed substance into the carrier gas stream through the ampoule wall, which is placed in the working chamber of the thermostat with a constant temperature and a stabilized carrier gas stream. The concentration of chlorine in the ASG is regulated by changing the flow rate of the carrier gas through the working chamber at a constant temperature and, therefore, constant productivity of the MI.

Для реализации данного способа используют устройства для градуировки и поверки газоанализаторов, представляющие собой диффузионные генераторы ПГС, содержащие стабилизатор давления и регулятор расхода газа, измерители температуры и расхода газа, систему электрического питания электронных блоков генератора, регулятор температуры и термостат, в который помещен сменный источник микропотока (ИМ) [Генератор ГДП-102. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ИБЯЛ. 413142.002 ТО. 1998 г. Генератор ГДП-01. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 1Г2.050.010 ТО. 1992 г. (1Г2.050.010 ТУ). Термодиффузионный генератор (ТДГ-01) для приготовления газовых смесей в диапазоне концентраций от 100 до 0,01 млн^-1 с использованием источников микропотока. Производственно-коммерческая группа "ГРАНАТ": каталог продукции (http://www.granat-e.spb. ru/catalog_1284. html)].To implement this method, devices for calibrating and calibrating gas analyzers are used, which are diffusion generators of a gas-vapor mixture containing a pressure stabilizer and a gas flow regulator, temperature and gas flow meters, an electrical power supply system for generator electronic units, a temperature controller and a thermostat, in which a replaceable microflow source is placed (IM) [Generator GDP-102. Technical description and instruction manual. IFAL. 413142.002 TO. 1998 Generator GDP-01. Technical description and instruction manual. 1Г2.050.010 TO. 1992 (1G2.050.010 TU). Thermodiffusion generator (TDG-01) to prepare gas mixtures in the range of concentrations from 100 to 0.01 million ^-1 using a microflow sources. Production and Commercial Group "GRANATE": product catalog (http: //www.granat-e.spb. Ru / catalog_1284. Html)].

Недостатками данного технического решения являются:The disadvantages of this technical solution are:

- нестабильность ИМ, обусловленная загрязнением внешней рабочей поверхности ампулы и проницаемостью в ампулу некоторых газов и паров из окружающего воздуха или из газа разбавителя (например, водяных паров). Вследствие этого искажается производительность ИМ за счет изменения рабочей ("работающей") поверхности ампулы и изменения парциального давления паров дозируемого компонента;- IM instability due to contamination of the outer working surface of the ampoule and the permeability of some gases and vapors from ambient air or from diluent gas (for example, water vapor) into the ampoule. As a result, the performance of the MI is distorted by changing the working ("working") surface of the ampoule and changing the partial vapor pressure of the dosed component;

- получение ПГС в сравнительно узком диапазоне концентраций дозируемого компонента для одного ИМ. Например, для ИМ №7 [Источники микропотоков газов и паров ИМ. Паспорт ИБЯЛ. 418319.013 ПС] с производительностью 2,86 мкг/мин (проницаемость дозируемого компонента через стенку ампулы в поток газа разбавителя за единицу времени, мкг/мин) рабочий диапазон составляет от 1,91 до 9,54 мг/м³ хлора в ПГС в нормируемом диапазоне расходов (от 0,3 до 1,5 дм³/мин). Наблюдается всего пятикратное изменение концентрации от наименьшего до наибольшего значений диапазона. Чтобы реализовать приведенный в нормативной документации на генератор диапазон получаемых концентраций (от 0,7 до 50 мг/м³) необходимо приобретать несколько ампул ИМ;- obtaining ASG in a relatively narrow range of concentrations of the dosed component for one MI. For example, for MI No. 7 [Sources of microflows of gases and IM vapors. Passport IBYAL. 418319.013 PS] with a productivity of 2.86 μg / min (permeability of the dosed component through the ampoule wall to the diluent gas stream per unit time, μg / min), the working range is from 1.91 to 9.54 mg / m ^{3 of} chlorine in ASG in the normalized flow rate range (from 0.3 to 1.5 dm ³ / min). A total fivefold change in concentration is observed from the smallest to the largest range. In order to realize the range of concentrations obtained (from 0.7 to 50 mg / m ³ ) given in the regulatory documentation for the generator, it is necessary to purchase several ampoules of IM;

- некоторая конструктивная сложность, обусловленная применением нескольких непростых пневматических и электрических (в том числе электронных) узлов и блоков;- some structural complexity due to the use of several complex pneumatic and electrical (including electronic) components and blocks;

- значительная относительная погрешность генератора (10-12%), определяемая суммированием погрешностей используемых блоков (регулятора расхода, измерителя расхода, измерителя температуры, методики аттестации ИМ, терморегулятора и др.);- a significant relative error of the generator (10-12%), determined by summing the errors of the used units (flow controller, flow meter, temperature meter, methods of certification of MI, temperature regulator, etc.);

- сравнительно длительное время выхода генератора на установившийся режим (2 ч), не считая двадцатичетырехчасовую технологическую тренировку в рабочем режиме после длительного хранения ИМ (пункт 7.3 паспорта ИМ). Это обусловлено тем, что для стабильной работы генератора необходимо установление теплового равновесия между термостатом и ампулой источника микропотока (прогрев вещества, заполняющего ампулу). Для прогрева требуется выдержка в течение 2 ч с продувкой заданного расхода газа-разбавителя для стабилизации массообменного процесса через стенку ампулы.- a relatively long time for the generator to reach a steady state (2 hours), not counting twenty-four hours of technological training in operating mode after prolonged storage of MI (paragraph 7.3 of the MI passport). This is due to the fact that for stable operation of the generator, it is necessary to establish thermal equilibrium between the thermostat and the ampoule of the microflow source (heating the substance filling the ampoule). For heating, an exposure time of 2 hours is required with a predetermined gas flow rate of the diluent being purged to stabilize the mass transfer process through the ampoule wall.

Задачей группы изобретений является разработка способа получения ПГС для градуировки и поверки газоанализаторов с концентрацией дозируемого компонента в широком диапазоне и конструктивно простого устройства (генератора) с высокими динамическими характеристиками для его осуществления.The objective of the group of inventions is to develop a method for producing ASG for calibration and calibration of gas analyzers with a concentration of the dosed component in a wide range and a structurally simple device (generator) with high dynamic characteristics for its implementation.

Технический результат заключается:The technical result is:

- в обеспечении получения ПГС с массовой концентрацией дозируемого компонента в более широком диапазоне;- in ensuring the production of ASG with a mass concentration of the dosed component in a wider range;

- в повышении стабильности состава ПГС на выходе генератора;- to increase the stability of the composition of ASG at the output of the generator;

- в упрощении конструкции генератора;- to simplify the design of the generator;

- в уменьшение погрешности генератора;- to reduce the error of the generator;

- в исключении необходимости аттестации генератора во время его работы;- eliminating the need for certification of the generator during its operation;

- в улучшении динамических характеристик генератора.- in improving the dynamic characteristics of the generator.

Заявляемый технический результат для группы изобретений достигают тем, что способ получения ПГС заключается в десорбции дозируемого компонента из адсорбента в поток газа-носителя, пропускаемого под избыточным давлением через сосуд, заполненный, например, активированным углем, на котором предварительно адсорбировано под избыточным давлением заданное количество дозируемого компонента. Поток газа-носителя, проходя между гранулами адсорбента, смешивается с парами компонента до равновесного состояния, проходит через турбулентный дроссель, установленный последовательно с сосудом, образуя на выходе из устройства исходный поток ПГС с максимальной концентрацией компонента для данного заполнения адсорбента и установленного в сосуде давления газа-носителя. Концентрация компонента в потоке ПГС на выходе устройства регулируется путем изменения давления газа-носителя в сосуде и разбавлением исходного потока ПГС потоком газа-носителя от источника сжатого газа, пропущенного через переменный турбулентный дроссель, установленный параллельно сосуду и первому дросселю.The claimed technical result for the group of inventions is achieved by the fact that the method for producing ASG consists in desorption of the dosed component from the adsorbent into the carrier gas stream, passed under overpressure through a vessel filled, for example, with activated carbon, on which a predetermined amount of dosed is pre-adsorbed component. The carrier gas flow, passing between the adsorbent granules, mixes with the component vapor to an equilibrium state, passes through a turbulent throttle installed in series with the vessel, forming at the outlet of the device the initial ASG flow with the maximum concentration of the component for a given adsorbent filling and the gas pressure installed in the vessel -carrier. The concentration of the component in the ASG stream at the outlet of the device is controlled by changing the pressure of the carrier gas in the vessel and diluting the initial ASG stream with the carrier gas stream from a source of compressed gas passed through an alternating turbulent throttle installed parallel to the vessel and the first throttle.

Предлагаемый способ реализуется в устройстве, включающем сосуд, заполненный адсорбентом, на котором предварительно адсорбировано под избыточным давлением заданное количество дозируемого компонента, измерители давления и температуры, переменный турбулентный дроссель, установленный последовательно с сосудом, переменный турбулентный дроссель, установленный параллельно сосуду и первому дросселю, причем оба дросселя работают в надкритическом режиме истечения струи газа, и два запорных вентиля, установленных на входе и выходе сосуда.The proposed method is implemented in a device comprising a vessel filled with an adsorbent, on which a predetermined amount of a dosed component is pre-adsorbed under excessive pressure, pressure and temperature meters, an alternating turbulent inductor installed in series with the vessel, an alternating turbulent inductor installed parallel to the vessel and the first inductor, both throttles operate in a supercritical regime of gas flow outflow, and two shut-off valves installed at the inlet and outlet of the vessel.

Предлагаемое изобретение отличается от известных технических решений тем, что способ получения ПГС заключается в десорбции дозируемого компонента из адсорбента в поток газа-носителя и реализуется в устройстве, включающем сосуд, заполненный адсорбентом, на котором предварительно адсорбировано под избыточным давлением заданное количество дозируемого компонента, измеритель давления, переменный турбулентный дроссель, установленный последовательно с сосудом, и переменный турбулентный дроссель, установленный параллельно сосуду и первому дросселю, причем оба дросселя работают в надкритическом режиме истечения струи газа.The present invention differs from the known technical solutions in that the method for producing ASG consists in desorption of the dosed component from the adsorbent into the carrier gas stream and is implemented in a device comprising a vessel filled with adsorbent, on which a predetermined amount of the dosed component is pre-adsorbed under pressure, a pressure meter an alternating turbulent throttle installed in series with the vessel, and an alternating turbulent throttle installed in parallel with the vessel and throttle, moreover, both throttles operate in a supercritical regime of gas flow.

Реализация способа получения ПГС и работа устройства показаны на примере получения ПГС хлора.The implementation of the method for producing ASG and the operation of the device are shown in the example of obtaining ASG of chlorine.

На чертеже приведена газовая схема устройства для градуировки и поверки газоанализаторов.The drawing shows a gas diagram of a device for calibration and calibration of gas analyzers.

Устройство содержит измеритель давления 1 (манометр), сосуд 2, термометр 3, два переменных турбулентных дросселя 4 и 5 и два запорных вентиля 6 и 7.The device contains a pressure meter 1 (pressure gauge), vessel 2, thermometer 3, two variable turbulent throttles 4 and 5 and two shut-off valves 6 and 7.

Подготовку сосуда к работе проводят следующим образом: активируют адсорбент (активированный уголь), прокаливая его при температуре 360-400°С в течение 2,5-3 ч. Нагревают сосуд до температуры 110-130°С и засыпают в него горячий адсорбент, на сосуд устанавливают герметизирующий фланец. Нагревают пробоотборник с жидким хлором до температуры 35-45°С, при этом создается давление паров хлора около 13 кгс/см², необходимое для эффективного заполнения капилляров активированного адсорбента. С помощью трубопровода подсоединяют пробоотборник к сосуду и подают в сосуд газообразный хлор. По истечении времени, необходимого для заполнения адсорбента заданным количеством хлора, например 3-6 минут, запорные вентили сосуда и пробоотборника закрывают. После охлаждения сосуда до комнатной температуры его устанавливают в газовую систему устройства, реализующего предложенный способ.The preparation of the vessel for work is carried out as follows: activate the adsorbent (activated carbon), calcining it at a temperature of 360-400 ° C for 2.5-3 hours. Heat the vessel to a temperature of 110-130 ° C and pour hot adsorbent into it, the vessel install a sealing flange. The sampler with liquid chlorine is heated to a temperature of 35-45 ° C, while a vapor pressure of chlorine of about 13 kgf / cm ^{2 is created} , which is necessary to effectively fill the capillaries of the activated adsorbent. Using a pipeline, a sampler is connected to the vessel and chlorine gas is supplied to the vessel. After the time required to fill the adsorbent with a given amount of chlorine, for example 3-6 minutes, the shut-off valves of the vessel and the sampler are closed. After cooling the vessel to room temperature, it is installed in the gas system of the device that implements the proposed method.

После заполнения активированного угля заданным количеством хлора в газовой фазе сосуда устанавливается равновесное парциальное давление паров хлора. Чем большим количеством хлора заполнен адсорбент, тем более высокое равновесное парциальное давление паров хлора устанавливается в сосуде, тем более высокая концентрация компонента устанавливается в исходном потоке ПГС. Установившееся парциальное давление паров хлора остается практически неизменным в течение длительного времени при одной и той же температуре сосуда. Это обусловлено чрезвычайно развитой удельной поверхностью активированного угля и наличием в его структуре капилляров, размер которых соизмерим с размером молекул хлора, что обусловливает заполнение капилляров хлором. Этим свойством адсорбента определяется и высокая стабильность концентрации компонента в ПГС на выходе устройства.After the activated carbon is filled with a predetermined amount of chlorine in the gas phase of the vessel, the equilibrium partial pressure of chlorine vapor is established. The more chlorine the adsorbent is filled with, the higher the equilibrium partial pressure of chlorine vapor is established in the vessel, the higher the concentration of the component is established in the initial ASG stream. The steady-state partial pressure of chlorine vapor remains virtually unchanged for a long time at the same vessel temperature. This is due to the extremely developed specific surface area of activated carbon and the presence of capillaries in its structure, the size of which is comparable to the size of chlorine molecules, which causes the capillaries to fill with chlorine. This property of the adsorbent determines the high stability of the concentration of the component in the ASG at the output of the device.

Для получения ПГС с другим требуемым дозируемым компонентом адсорбент подбирается по размеру в нем пор (капилляров), которые должны быть соизмеримы с размером молекулы компонента.To obtain ASG with the other required dosage component, the adsorbent is selected by the size of pores (capillaries) in it, which should be commensurate with the size of the component’s molecule.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Газ от источника сжатого газа, например от баллона (не показан), при повышенном избыточном давлении от 0,175 до 1 МПа подают на вход устройства. Контроль давления - по манометру 1. При открытых вентилях 6 и 7 газ проходит через сосуд 2, где смешивается с парами хлора до равновесного состояния, дроссель 4, вентиль 7 на выход устройства, образуя исходный поток ПГС с максимальной концентрацией хлора для данного заполнения сорбента и установленного в системе давления. Расход газа через сосуд 2 определяется проходным сечением дросселя 4, которое регулируют вращением рукоятки дросселя. Оптимальный рабочий диапазон расхода газа через сосуд 2 равен от 15 до 150 см³/мин. Температура сосуда измеряется термометром 3.Gas from a source of compressed gas, for example from a cylinder (not shown), is supplied to the inlet of the device at elevated overpressure from 0.175 to 1 MPa. Pressure control - by pressure gauge 1. With open valves 6 and 7, gas passes through vessel 2, where it is mixed with chlorine vapor to an equilibrium state, throttle 4, valve 7 to the device output, forming the initial ASG flow with a maximum chlorine concentration for a given sorbent filling and installed in the pressure system. The gas flow through the vessel 2 is determined by the flow area of the throttle 4, which is regulated by the rotation of the throttle handle. The optimal operating range of gas flow through the vessel 2 is from 15 to 150 cm ³ / min. The temperature of the vessel is measured with a thermometer 3.

С помощью запорных вентилей 6 и 7 сосуд 2 отсекают от газовой системы устройства при его выключении и хранении. Тем самым предотвращается коррозионное воздействие хлора на газовый тракт и узлы устройства.Using the shutoff valves 6 and 7, the vessel 2 is cut off from the gas system of the device when it is turned off and stored. This prevents the corrosive effects of chlorine on the gas path and components of the device.

Концентрацию хлора в ПГС на выходе устройства регулируют путем изменения давления газа в сосуде и разбавлением исходного потока ПГС.The concentration of chlorine in the ASG at the outlet of the device is controlled by changing the gas pressure in the vessel and diluting the initial ASG stream.

За счет изменения абсолютного давления газа в сосуде от 0,275 до 1,1 МПа, концентрация компонента в ПГС изменяется практически в 4 раза. Минимальное абсолютное давление газа в сосуде 0,275 МПа обусловлено обеспечением надкритического режима истечения струи газа через переменные дроссели 4 и 5.Due to changes in the absolute pressure of the gas in the vessel from 0.275 to 1.1 MPa, the concentration of the component in the ASG changes almost 4 times. The minimum absolute gas pressure in the vessel of 0.275 MPa is due to the provision of the supercritical regime of the gas stream through variable chokes 4 and 5.

Разбавление исходного потока ПГС газом-носителем от источника сжатого газа осуществляют с помощью переменного дросселя 5, увеличивая расход газа в параллельной с сосудом ветви газовой системы. Поток газа (разбавителя) после дросселя 5 смешивается в тройнике с исходным потоком, разбавляет его и поступает на выход устройства и далее в градуируемый газоанализатор. Уменьшение концентрации в ПГС на выходе устройства по сравнению с концентрацией компонента в исходном потоке (при максимальном расходе газа через сосуд 2, равном 150 см³/мин) происходит в 20 раз при изменении расхода через переменный дроссель 5 от 0 до 3000 см³/мин. В случае уменьшения расхода газа через сосуд 2 с помощью переменного дросселя 4 до минимального значения 15 см³/мин возможности изменения концентрации компонента в ПГС еще более возрастают. Таким образом, отношение наибольшего значения концентрации к наименьшему рабочему диапазону достигает 800.Dilution of the initial PGS stream by the carrier gas from the compressed gas source is carried out using an alternating throttle 5, increasing the gas flow rate in the gas system branch parallel to the vessel. The gas stream (diluent) after throttle 5 is mixed in the tee with the original stream, dilutes it and enters the output of the device and then into the graduated gas analyzer. The decrease in the concentration in the ASG at the outlet of the device compared to the concentration of the component in the feed stream (at a maximum gas flow through the vessel 2, equal to 150 cm ³ / min) occurs 20 times when the flow through the variable choke 5 changes from 0 to 3000 cm ³ / min . In the case of reducing the gas flow through the vessel 2 using an variable choke 4 to a minimum value of 15 cm ³ / min, the possibility of changing the concentration of the component in the ASG increases even more. Thus, the ratio of the highest concentration to the smallest operating range reaches 800.

Массовую концентрацию (С, мг/м³) дозируемого компонента в ПГС на выходе генератора (устройства) рассчитывают по формулеThe mass concentration (C, mg / m ³ ) of the dosed component in the ASG at the output of the generator (device) is calculated by the formula

С=P_o·C_xt·Q_c/[(Р+P_a)(Q_c+Q_p)],C _{= P o · C xt · Q} c / [( P _{+ P a) (Q c +} Q p)],

где Р_o - нормальное атмосферное давление, кгс/см². Р_о=1,033 кгс/см² (760 мм рт.ст.);where P _o - normal atmospheric pressure, kgf / cm ² . P _about = 1,033 kgf / cm ² (760 mm Hg);

С_xt - массовая концентрация дозируемого компонента в газовой фазе сосуда для нормального давления и измеренной температуры сосуда. C_xt определяется по графику зависимости C_xt от температуры сосуда. График строят по экспериментальным данным, после заполнения адсорбента дозируемым компонентом. Концентрацию компонента в исходном потоке ПГС на выходе сосуда (на выходе устройства при закрытом дросселе 5) определяют по аналитической методике выполнения измерений (МВИ) массовой концентрации при нескольких значениях температуры (например, 15; 20 и 15°С) сосуда. C_xt для хлора определяют по МВИ, изложенной, например, в [Е.Н.Перегуд и Е.В.Гернат. Химический анализ воздуха промышленных предприятий. Л.: Химия, 1970 г., стр. 276];C _xt is the mass concentration of the dosed component in the gas phase of the vessel for normal pressure and the measured temperature of the vessel. C _{xt is} determined by plotting C _xt versus vessel temperature. The graph is built according to experimental data, after filling the adsorbent with a dosed component. The concentration of the component in the initial ASG stream at the vessel outlet (at the device outlet with the choke 5 closed) is determined by the analytical method of measuring (MVI) mass concentration at several temperature values (for example, 15; 20 and 15 ° С) of the vessel. C _xt for chlorine is determined by the MVI set forth, for example, in [E.N. Peregud and E.V. Gernat. Chemical analysis of air in industrial enterprises. L .: Chemistry, 1970, p. 276];

Р - избыточное давление газа в сосуде и газовой системе генератора, кгс/см²;P is the excess gas pressure in the vessel and the gas system of the generator, kgf / cm ² ;

Р_а - атмосферное давление, кгс/см²;P _a - atmospheric pressure, kgf / cm ² ;

Q_c - расход газа через сосуд 2 и дроссель 4 при установленном абсолютном давлении (Р+Р_а) газа, см³/мин;Q _c - gas flow through the vessel 2 and the throttle 4 at a set absolute pressure (P + P _a ) of gas, cm ³ / min;

Q_p - расход газа (разбавителя) через дроссель 5 при установленном абсолютном давлении (Р+Р_а) газа, см³/мин.Q _p - gas flow rate (diluent) through the throttle 5 at a set absolute pressure (P + P _a ) of gas, cm ³ / min.

Расход Q_c и Q_p измеряют с помощью внешних измерителей расхода (например, ГСБ-400, РГ7000 и др.) после задания требуемой концентрации компонента в ПГС. Сначала измеряют Q_c при заданном давлении, а затем суммарный расход (Q_c+Q_p) при том же давлении газа в системе устройства. После этого к выходу устройства подключают градуируемый газоанализатор.The flow rate Q _c and Q _p are measured using external flow meters (for example, GSB-400, RG7000, etc.) after setting the required concentration of the component in the ASG. First measure Q _c at a given pressure, and then the total flow rate (Q _c + Q _p ) at the same gas pressure in the device system. After that, a calibrated gas analyzer is connected to the output of the device.

Поскольку дроссели 4 и 5 "работают" в надкритическом режиме истечения струи газа, то при включении (настройке) потока Q_p расход Q_c практически не изменяется. На потоки Q_c и Q_p также не оказывает влияние и подключение к выходу устройства градуируемого газоанализатора.Since the throttles 4 and 5 “work” in the supercritical regime of the gas jet expiration, when the flow Q _{p is} turned on (tuned), the flow Q _c practically does not change. The flows Q _c and Q _{p are} also not affected by the connection to the output of the calibrated gas analyzer device.

Давление паров хлора в сосуде, а следовательно, и массовая концентрация компонента в исходном потоке ПГС остаются постоянными при изменении в широких пределах расхода газа, пропускаемого через сосуд.The pressure of chlorine vapor in the vessel, and therefore the mass concentration of the component in the initial ASG stream, remains constant when the flow rate of the gas passed through the vessel changes over a wide range.

Предложенное устройство является простым генератором ПГС, которое не содержит сложные измерительные и регулирующие узлы и электрические (электронные) блоки. Давление газа в сосуде 2 поддерживают и регулируют с помощью редуктора, установленного на баллоне со сжатым газом (азотом). Давление газа в системе устройства измеряют манометром (например, типа МО-160-1,0 МПа-0,4). Температуру сосуда измеряют ртутным термометром (например, типа ТЛ-4) с диапазоном измерений 0-55°С и ценой деления 0,1°С. Баллонный редуктор, манометр и термометр являются серийными изделиями, а поэтому дешевы и надежны в работе.The proposed device is a simple generator PGS, which does not contain complex measuring and regulatory nodes and electrical (electronic) blocks. The gas pressure in the vessel 2 is maintained and regulated by means of a reducer mounted on a cylinder with compressed gas (nitrogen). The gas pressure in the device system is measured by a manometer (for example, type MO-160-1.0 MPa-0.4). The temperature of the vessel is measured by a mercury thermometer (for example, type TL-4) with a measurement range of 0-55 ° C and a division value of 0.1 ° C. Balloon gear, pressure gauge and thermometer are serial products, and therefore are cheap and reliable.

Поскольку давление паров компонента в сосуде регулируется количеством адсорбированного на активированном угле компонента, а также обеспечена возможность регулирования концентрации компонента в ПГС в широком диапазоне, то нет необходимости подогревать сосуд. Поэтому с целью упрощения конструкции устройства в нем "применен" принцип пассивного термостатирования, заключающийся в использовании тепловой инерции сосуда и корпуса устройства, ограничивающего конвекционный теплообмен сосуда с окружающей средой.Since the vapor pressure of the component in the vessel is controlled by the amount of the component adsorbed on the activated carbon, and it is also possible to control the concentration of the component in ASG in a wide range, there is no need to heat the vessel. Therefore, in order to simplify the design of the device, it uses the principle of passive thermostating, which consists in using the thermal inertia of the vessel and the body of the device, which limits the convective heat transfer of the vessel with the environment.

Устройство используют в лабораторных условиях, где температура окружающей среды монотонно повышается или понижается. Температура сосуда при этом изменяется еще медленнее. Медленные изменения температуры практически не увеличивают погрешность измерений концентрации компонента в ПГС, так как в устройстве обеспечена надежная теплопередача между сосудом и термометром.The device is used in laboratory conditions, where the ambient temperature monotonically increases or decreases. The temperature of the vessel changes even more slowly. Slow temperature changes practically do not increase the error in measuring the concentration of the component in the ASG, since the device provides reliable heat transfer between the vessel and the thermometer.

Парциальное давление паров дозируемого компонента (например, хлора) в сосуде постоянно находится в динамическом равновесии с адсорбентом. Поэтому в любой момент генератор готов к работе. Стоит только подать на вход газ и открыть вентили, как ПГС с заданной концентрацией сразу начинает поступать к потребителю. Используемое для реализации предложенного способа устройство не содержит узлов, для которых необходимо установление, например, теплового равновесия. Этим обусловлены его высокие динамические характеристики.The partial vapor pressure of the dosed component (for example, chlorine) in the vessel is constantly in dynamic equilibrium with the adsorbent. Therefore, at any time, the generator is ready for operation. One has only to supply gas to the inlet and open the valves, as the ASG with a given concentration immediately begins to flow to the consumer. Used to implement the proposed method, the device does not contain nodes for which it is necessary to establish, for example, thermal equilibrium. This is due to its high dynamic characteristics.

Погрешность получения ПГС предложенным способом обусловлена относительной погрешностью аналитической методики (5-6%), используемой при построении графика зависимости массовой концентрации дозируемого компонента в исходном потоке ПГС от температуры сосуда после его заполнения хлором. Погрешность предлагаемого устройства несколько меньше погрешности диффузионных генераторов.The error in the preparation of ASG by the proposed method is due to the relative error of the analytical methodology (5-6%) used in constructing a graph of the dependence of the mass concentration of the dosed component in the initial ASG stream on the temperature of the vessel after it is filled with chlorine. The error of the proposed device is slightly less than the error of diffusion generators.

Предлагаемый способ получения ПГС для градуировки и поверки газоанализаторов и устройство для его осуществления обеспечивают техническую возможность получения ПГС с непрерывным рядом значений концентрации дозируемого компонента в широком диапазоне.The proposed method for producing ASG for calibration and calibration of gas analyzers and a device for its implementation provide the technical ability to obtain ASG with a continuous series of values of the concentration of the dosed component in a wide range.

Claims (2)

1. Способ получения поверочных газовых смесей для градуировки и поверки газоанализаторов, заключающийся в десорбции дозируемого компонента из адсорбента в поток газа носителя и включающий пропускание потока газа носителя под избыточным давлением через сосуд, заполненный адсорбентом, на котором предварительно адсорбировано под избыточным давлением заданное количество дозируемого компонента, затем через переменный турбулентный дроссель, установленный последовательно с сосудом, смешении его с потоком газа носителя, пропущенным через второй переменный турбулентный дроссель, установленный параллельно сосуду и первому дросселю, причем оба дросселя работают в надкритическом режиме истечения струи газа.1. A method of obtaining calibration gas mixtures for calibration and calibration of gas analyzers, which consists in desorption of the dosed component from the adsorbent into the carrier gas stream and comprising passing the carrier gas stream under excess pressure through a vessel filled with adsorbent on which a predetermined amount of the dosage component is pre-adsorbed then through a variable turbulent throttle in series with the vessel, mixing it with a carrier gas stream passed through a second alternating turbulent throttle installed parallel to the vessel and the first throttle, both throttles operating in a supercritical mode of gas flow. 2. Устройство для градуировки и поверки газоанализаторов, включающее сосуд, заполненный адсорбентом, на котором предварительно адсорбировано под избыточным давлением заданное количество дозируемого компонента, переменный турбулентный дроссель, установленный последовательно с сосудом, и переменный турбулентный дроссель, установленный параллельно сосуду и первому дросселю, причем оба дросселя работают в надкритическом режиме истечения струи газа.2. A device for calibrating and calibrating gas analyzers, including a vessel filled with an adsorbent, on which a predetermined amount of a metered component is pre-adsorbed under excessive pressure, an alternating turbulent inductor installed in series with the vessel, and an alternating turbulent inductor installed parallel to the vessel and the first inductor, both throttles operate in a supercritical mode of gas flow.